关于spring:Spring框架系列6-Spring-IOC实现原理详解之IOC体系结构设计

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在对 IoC 有了初步的认知后，咱们开始对 IOC 的实现原理进行深刻了解。本文将帮忙你站在设计者的角度去看 IOC 最顶层的结构设计。@pdai

  • Spring 框架系列(6) – Spring IOC 实现原理详解之 IOC 体系结构设计

    • 站在设计者的角度思考设计 IOC 容器

    • Spring IoC 的体系结构设计

      • BeanFactory 和 BeanRegistry：IOC 容器性能标准和 Bean 的注册

        • BeanFactory 定义了 IOC 容器基本功能标准？
        • BeanFactory 为何要定义这么多层次的接口？定义了哪些接口？
        • 如何将 Bean 注册到 BeanFactory 中？BeanRegistry
      • BeanDefinition：各种 Bean 对象及其互相的关系

      • ApplicationContext：IOC 接口设计和实现

        • ApplicationContext 接口的设计
        • ApplicationContext 接口的实现
    • 参考文章
    • 更多文章

站在设计者的角度思考设计 IOC 容器

如果让你来设计一个 IoC 容器，你会怎么设计？咱们初步的通过这个问题，来帮忙咱们更好的了解 IOC 的设计。

在设计时，首先须要思考的是 IOC 容器的性能（输出和输入), 承接后面的文章，咱们初步的画出 IOC 容器的整体性能。

在此基础上，咱们初步的去思考，如果作为一个 IOC 容器的设计者，主体上应该蕴含哪几个局部：

  • 加载 Bean 的配置（比方 xml 配置）

    • 比方不同类型资源的加载，解析成生成对立 Bean 的定义

  • 依据 Bean 的定义加载生成 Bean 的实例，并搁置在 Bean 容器中

    • 比方 Bean 的依赖注入，Bean 的嵌套，Bean 寄存（缓存）等

  • 除了根底 Bean 外，还有惯例针对企业级业务的特地 Bean

    • 比方国际化 Message，事件 Event 等生成非凡的类构造去撑持

  • 对容器中的 Bean 提供对立的治理和调用

    • 比方用工厂模式治理，提供办法依据名字 / 类的类型等从容器中获取 Bean
  • …

(pdai：这种思考的过程才是建设性的，常识体系的构建才是高效的)

Spring IoC 的体系结构设计

那么咱们来看下 Spring 设计者是如何设计 IoC 并解决这些问题的。

BeanFactory 和 BeanRegistry：IOC 容器性能标准和 Bean 的注册

Spring Bean 的创立是典型的工厂模式，这一系列的 Bean 工厂，也即 IOC 容器为开发者治理对象间的依赖关系提供了很多便当和根底服务，在 Spring 中有许多的 IOC 容器的实现供用户抉择和应用，这是 IOC 容器的根底；在顶层的结构设计次要围绕着 BeanFactory 和 xxxRegistry 进行：

  • BeanFactory：工厂模式定义了 IOC 容器的基本功能标准
  • BeanRegistry：向 IOC 容器手工注册 BeanDefinition 对象的办法

其互相关系如下：

咱们再通过几个问题来辅助了解。

BeanFactory 定义了 IOC 容器基本功能标准？

BeanFactory 作为最顶层的一个接口类，它定义了 IOC 容器的基本功能标准，BeanFactory 有三个子类：ListableBeanFactory、HierarchicalBeanFactory 和 AutowireCapableBeanFactory。咱们看下 BeanFactory 接口：

public interface BeanFactory {    
      
    // 用于勾销援用实例并将其与 FactoryBean 创立的 bean 辨别开来。例如，如果命名的 bean 是 FactoryBean，则获取将返回 Factory，而不是 Factory 返回的实例。String FACTORY_BEAN_PREFIX = "&"; 
        
    // 依据 bean 的名字和 Class 类型等来失去 bean 实例    
    Object getBean(String name) throws BeansException;    
    Object getBean(String name, Class requiredType) throws BeansException;    
    Object getBean(String name, Object... args) throws BeansException;
    <T> T getBean(Class<T> requiredType) throws BeansException;
    <T> T getBean(Class<T> requiredType, Object... args) throws BeansException;

    // 返回指定 bean 的 Provider
    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(Class<T> requiredType);
    <T> ObjectProvider<T> getBeanProvider(ResolvableType requiredType);

    // 查看工厂中是否蕴含给定 name 的 bean，或者内部注册的 bean
    boolean containsBean(String name);

    // 查看所给定 name 的 bean 是否为单例 / 原型
    boolean isSingleton(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    boolean isPrototype(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 判断所给 name 的类型与 type 是否匹配
    boolean isTypeMatch(String name, ResolvableType typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;
    boolean isTypeMatch(String name, Class<?> typeToMatch) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 获取给定 name 的 bean 的类型
    @Nullable
    Class<?> getType(String name) throws NoSuchBeanDefinitionException;

    // 返回给定 name 的 bean 的别名
    String[] getAliases(String name);
     
}

BeanFactory 为何要定义这么多层次的接口？定义了哪些接口？

次要是为了 辨别在 Spring 外部在操作过程中对象的传递和转化过程中，对对象的数据拜访所做的限度。

有哪些接口呢？

  • ListableBeanFactory：该接口定义了拜访容器中 Bean 根本信息的若干办法，如查看 Bean 的个数、获取某一类型 Bean 的配置名、查看容器中是否包含某一 Bean 等办法；
  • HierarchicalBeanFactory：父子级联 IoC 容器的接口，子容器能够通过接口办法拜访父容器；通过 HierarchicalBeanFactory 接口，Spring 的 IoC 容器能够建设父子层级关联的容器体系，子容器能够拜访父容器中的 Bean，但父容器不能拜访子容器的 Bean。Spring 应用父子容器实现了很多性能，比方在 Spring MVC 中，展示层 Bean 位于一个子容器中，而业务层和长久层的 Bean 位于父容器中。这样，展示层 Bean 就能够援用业务层和长久层的 Bean，而业务层和长久层的 Bean 则看不到展示层的 Bean。
  • ConfigurableBeanFactory：是一个重要的接口，加强了 IoC 容器的可定制性，它定义了设置类装载器、属性编辑器、容器初始化后置处理器等办法；
  • ConfigurableListableBeanFactory: ListableBeanFactory 和 ConfigurableBeanFactory 的交融；
  • AutowireCapableBeanFactory：定义了将容器中的 Bean 按某种规定（如按名字匹配、按类型匹配等）进行主动拆卸的办法；

如何将 Bean 注册到 BeanFactory 中？BeanRegistry

Spring 配置文件中每一个 <bean> 节点元素在 Spring 容器里都通过一个 BeanDefinition 对象示意，它形容了 Bean 的配置信息。而 BeanDefinitionRegistry 接口提供了向容器手工注册 BeanDefinition 对象的办法。

BeanDefinition：各种 Bean 对象及其互相的关系

Bean 对象存在依赖嵌套等关系，所以设计者设计了 BeanDefinition，它用来对 Bean 对象及关系定义；咱们在了解时只须要抓住如下三个要点：

  • BeanDefinition 定义了各种 Bean 对象及其互相的关系
  • BeanDefinitionReader 这是 BeanDefinition 的解析器
  • BeanDefinitionHolder 这是 BeanDefination 的包装类，用来存储 BeanDefinition，name 以及 aliases 等。
  • BeanDefinition

SpringIOC 容器治理了咱们定义的各种 Bean 对象及其互相的关系，Bean 对象在 Spring 实现中是以 BeanDefinition 来形容的，其继承体系如下

  • BeanDefinitionReader

Bean 的解析过程非常复杂，性能被分的很细，因为这里须要被扩大的中央很多，必须保障有足够的灵活性，以应答可能的变动。Bean 的解析次要就是对 Spring 配置文件的解析。这个解析过程次要通过下图中的类实现：

  • BeanDefinitionHolder

BeanDefinitionHolder 这是 BeanDefination 的包装类，用来存储 BeanDefinition，name 以及 aliases 等

ApplicationContext：IOC 接口设计和实现

IoC 容器的接口类是 ApplicationContext，很显然它必然继承 BeanFactory 对 Bean 标准（最根本的 ioc 容器的实现）进行定义。而 ApplicationContext 示意的是利用的上下文，除了对 Bean 的治理外，还至多应该蕴含了

  • 拜访资源：对不同形式的 Bean 配置（即资源）进行加载。(实现 ResourcePatternResolver 接口)
  • 国际化: 反对信息源，能够实现国际化。（实现 MessageSource 接口）
  • 利用事件: 反对利用事件。(实现 ApplicationEventPublisher 接口)

ApplicationContext 接口的设计

咱们来看下 ApplicationContext 整体构造

  • HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory：ApplicationContext 继承了 HierarchicalBeanFactory 和 ListableBeanFactory 接口，在此基础上，还通过多个其余的接口扩大了 BeanFactory 的性能：
  • ApplicationEventPublisher：让容器领有公布利用上下文事件的性能，包含容器启动事件、敞开事件等。实现了 ApplicationListener 事件监听接口的 Bean 能够接管到容器事件，并对事件进行响应解决。在 ApplicationContext 形象实现类 AbstractApplicationContext 中，咱们能够发现存在一个 ApplicationEventMulticaster，它负责保留所有监听器，以便在容器产生上下文事件时告诉这些事件监听者。
  • MessageSource：为利用提供 i18n 国际化音讯拜访的性能；
  • ResourcePatternResolver：所 有 ApplicationContext 实现类都实现了相似于 PathMatchingResourcePatternResolver 的性能，能够通过带前缀的 Ant 格调的资源文件门路装载 Spring 的配置文件。
  • LifeCycle：该接口是 Spring 2.0 退出的，该接口提供了 start()和 stop()两个办法，次要用于管制异步处理过程。在具体应用时，该接口同时被 ApplicationContext 实现及具体 Bean 实现，ApplicationContext 会将 start/stop 的信息传递给容器中所有实现了该接口的 Bean，以达到治理和管制 JMX、任务调度等目标。

ApplicationContext 接口的实现

在思考 ApplicationContext 接口的实现时，要害的点在于，不同 Bean 的配置形式（比方 xml,groovy,annotation 等）有着不同的资源加载形式，这便衍生除了泛滥 ApplicationContext 的实现类。

第一，从类结构设计上看，围绕着是否须要 Refresh 容器衍生出两个抽象类：

  • GenericApplicationContext：是初始化的时候就创立容器，往后的每次 refresh 都不会更改
  • AbstractRefreshableApplicationContext：AbstractRefreshableApplicationContext 及子类的每次 refresh 都是先革除已有 (如果不存在就创立) 的容器，而后再从新创立；AbstractRefreshableApplicationContext 及子类无奈做到 GenericApplicationContext混合搭配从不同源头获取 bean 的定义信息

第二，从加载的源来看（比方 xml,groovy,annotation 等），衍生出泛滥类型的 ApplicationContext, 典型比方:

  • FileSystemXmlApplicationContext：从文件系统下的一个或多个 xml 配置文件中加载上下文定义，也就是说零碎盘符中加载 xml 配置文件。
  • ClassPathXmlApplicationContext：从类门路下的一个或多个 xml 配置文件中加载上下文定义，实用于 xml 配置的形式。
  • AnnotationConfigApplicationContext：从一个或多个基于 java 的配置类中加载上下文定义，实用于 java 注解的形式。
  • ConfigurableApplicationContext：扩大于 ApplicationContext，它新减少了两个次要的办法：refresh()和 close()，让 ApplicationContext 具备启动、刷新和敞开利用上下文的能力。在利用上下文敞开的状况下调用 refresh()即可启动利用上下文，在曾经启动的状态下，调用 refresh()则革除缓存并从新装载配置信息，而调用 close()则可敞开利用上下文。这些接口办法为容器的管制治理带来了便当，但作为开发者，咱们并不需要过多关怀这些办法。

第三，更进一步了解：

设计者在设计时 AnnotationConfigApplicationContext 为什么是继承 GenericApplicationContext？因为基于注解的配置，是不太会被运行时批改的，这意味着不须要进行动静 Bean 配置和刷新容器，所以只须要 GenericApplicationContext。

而基于 XML 这种配置文件，这种文件是容易批改的，须要动态性刷新 Bean 的反对，所以 XML 相干的配置必然继承 AbstractRefreshableApplicationContext；且存在多种 xml 的加载形式（地位不同的设计），所以必然会设计出 AbstractXmlApplicationContext, 其中蕴含对 XML 配置解析成 BeanDefination 的过程。

那么仔细的你从上图能够发现 AnnotationWebConfigApplicationContext 却是继承了 AbstractRefreshableApplicationContext 而不是 GenericApplicationContext，为什么 AnnotationWebConfigApplicationContext 继承自 AbstractRefreshableApplicationContext 呢？因为用户能够通过 ApplicationContextInitializer 来设置 contextInitializerClasses（context-param / init-param），在这种状况下用户偏向于刷新 Bean 的，所以设计者抉择让 AnnotationWebConfigApplicationContext 继承了 AbstractRefreshableApplicationContext。（如下是源码中 Spring 设计者对它的解释）

 * <p>As an alternative to setting the "contextConfigLocation" parameter, users may
 * implement an {@link org.springframework.context.ApplicationContextInitializer
 * ApplicationContextInitializer} and set the
 * {@linkplain ContextLoader#CONTEXT_INITIALIZER_CLASSES_PARAM "contextInitializerClasses"}
 * context-param / init-param. In such cases, users should favor the {@link #refresh()}
 * and {@link #scan(String...)} methods over the {@link #setConfigLocation(String)}
 * method, which is primarily for use by {@code ContextLoader}.

咱们把之前的设计要点和设计构造联合起来看：

到此，根本能够 <mark> 帮忙你从顶层构建对 IoC 容器的设计了解，而不是过早沉溺于代码的细节 </mark>; 所以《Java 全栈常识体系》最大的指标是帮忙你构筑体系化的认知，如果你本人去看源码而不站在顶层设计角度登程，你多半会捡了芝麻丢了西瓜，工夫一长啥印象没有。@pdai

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https://www.cnblogs.com/ITtan…

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正文完
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发表至： spring
2022-06-27
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